神経細胞の極性形成を制御する新規シグナル伝達経路の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26830045
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 高野 哲也 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 特別研究員PD (00725541)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: Rho-kinase / CaMKI / RhoA / Neuronal polarity

Outline of Annual Research Achievements

神経細胞は高度に極性化した細胞であり、通常分化の過程で1本の軸索と複数の樹状突起を形成する。しかしながら、神経細胞がいかにして極性を獲得し維持するか、その分子機序の理解は未だ限定的なものであった。これまでの知見より、軸索も樹状突起も共通の未成熟な神経突起から形成されることが明らかになっている。しかしながら、どのようにして未成熟な神経突起のうち一本のみが軸索となり、他の未成熟な突起の軸索への分化が抑制されることで樹状突起へと分化するのかその分子機序については未だに判っていない。そこで本研究では、一本のみの軸索が形成される分子機序を解明することを目的とする。
前年度では、複数の軸索形成を抑制する分子機構としてRhoA/Rho-kinase経路が関与していることが示唆された。今年度は、神経栄養因子NT-3の局所活性に応答して、軸索から細胞体にかけて長距離Ca2+伝搬が引き起こされること、またそれによってCaMKK/CaMKI経路が細胞体で活性化することを見出した。さらに、新規に開発したリン酸化プロテオミクス解析によってCaMKIの基質を網羅的に同定した。その中には、RhoAの活性化因子Rho GEFも含まれていた。以上の結果より、軸索での細胞外因子NT-3の増幅によって、長距離のCa2+伝搬を介してCaMKI/Rho GEF/RhoA/Rho-kinase経路が複数の軸索形成を抑制することで樹状突起への運命決定を担っている可能性が示唆された。さらに今年度は、神経細胞の極性形成に関する分子機序についての総説を発表した(髙野ら., Development, 2015)。

Research Products

• [Journal Article] Neuronal polarization (2015)
  • Author(s): Takano T, Xu C, Funahashi Y, Namba T, Kaibuchi K.
  • Journal Title: Development at Glance Volume: 142 Pages: 2088-2093
  • DOI: 10.1152/physrev.00025.2014. Review.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Extracellular and intracellular signaling for neuronal polarity (2016)
  • Author(s): 貝淵 弘三、Xu Chundi1、高野 哲也
  • Organizer: 第3回国際シンポジウム Neocortical organization
  • Place of Presentation: 東京大学小柴ホール、東京都文京区
  • Year and Date: 2016-02-11
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Long‐range Ca2+ signaling regulates neuronal polarization via Rho‐kinase in a CaMKI‐dependent manner (2016)
  • Author(s): Tetsuya Takano, Mengya Wu, Naruki Ishizawa, Shinichi Nakamuta, Naoki Honda, Takashi Namba, Takashi Watanabe, Chundi Xu, Tomonari Hamaguchi, Yoshimitsu Yura, Mutsuki Amano, Shin Ishii, Klaus M. Hahn and Kozo Kaibuchi
  • Organizer: 第3回国際シンポジウム Neocortical organization
  • Place of Presentation: 東京大学小柴ホール、東京都文京区
  • Year and Date: 2016-02-11
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Long‐range Ca2+ signaling regulates neuronal polarization via Rho‐kinase in a CaMKI‐dependent manner (2015)
  • Author(s): Ishizawa, Takano, Wu, Nakamuta, Xu, Namba, Amano, Kaibuchi
  • Organizer: ASCB 2015
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2015-12-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Activation of RhoA/Rho-kinase by CaMKI-mediated phosphorylation of GEF-H1 regulates neuronal polarization (2015)
  • Author(s): Takano Tetsuya, Nakamuta Shinichi, Wu Mengya, Ishizawa Naruki, Xu Chundi, Namba Takashi, Amano Mutsuki, Kaibuchi Kozo
  • Organizer: 第58回日本神経化学大会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティー、埼玉県大宮市
  • Year and Date: 2015-09-11
• [Presentation] Long-range Ca2+ signaling regulates neuronal polarization via Rho-kinase in a CaMKI-dependent manner (2015)
  • Author(s): 髙野 哲也, 中牟田 信一, 石澤 成樹, Chundi Xu, 難波 隆志, 天野 睦紀, 貝淵 弘三
  • Organizer: 第38回日本神経科学会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、コンベンションセンター、兵庫県神戸市
  • Year and Date: 2015-07-29
• [Presentation] Long-range Ca2+ signaling regulates neuronal polarization via Rho-kinase in a CaMKI-dependent manner (2015)
  • Author(s): Tetsuya Takano, Shinichi Nakamuta, Mengya Wu, Naruki Ishizawa, Chundi Xu, Takashi Namba, Mutsuki Amano and Kozo Kaibuchi
  • Organizer: Developmental Neutobiology Course 2015
  • Place of Presentation: OIST, 沖縄県国頭郡恩納村
  • Year and Date: 2015-07-12
• [Remarks] Dept of Cell Pharmacology
  • URL: http://www.med.nagoya-u.ac.jp/Yakuri/index.htm